今年晚期,當 NASA 的阿提米絲一號任務發射時,數千台相機將捕捉 NASA 的 SLS 火箭( Space Launch System ,是 NASA 設計的一種基於航太飛機技術的重型運載火箭)和獵戶座航太器的首次飛行這一歷史性的畫面。

儘管如此,一些相機還是專注於在火箭、航太器和移動發射裝置上小心放置的標記。這些相機旨在捕捉倒計時和發射的部分過程,並為發射和飛行後的工程團隊提供有價值的數據。

各種黑白圖案被塗在火箭和航太器上,作為相機的目標。有些設計,比如每個固體火箭助推器上的格子環,被用於火箭上的相機。而左側固體火箭助推器鼻錐下方的黑環,讓工程師更容易區分右側和左側的助推器,因為車輛是非常對稱的,可一些相機只有一個狹窄的視野。當然,其他圖案最好是在遠處觀看。

「如果你觀察 SLS 的核心級和雙固體火箭助推器、發射台和發射塔,你會看到交替出現的黑白方格,就像棋盤圖案一樣,」 Beth St. Peter 說,她是 SLS 圖像集成團隊的領導,位於馬歇爾太空飛行阿拉巴馬州亨茨維爾中心。「每個標記都有一個特定的目的。一般來說,標記用來精確測量發射和分離過程中的動態事件的運動。特定的相機將跟蹤這些十字標記,並形成多個形式的『三角形』,以幫助我們的飛行後重建分析。

核心級上的黑白方塊和助推器相互形成三角形,從而實現精確的運動跟蹤。

核心級上的黑白方塊和助推器相互形成三角形,從而實現精確的運動跟蹤。

關鍵事件,例如固體火箭助推器從核心級分離,將被著重研究,並與計算機模擬的模型進行比較。

「我們收集的圖像和數據將有助於驗證計算機模型,我們甚至可能發現,我們可以放鬆一些以攝影測量數據為基礎的限制,」 St. Peter 說。

每個圖案的形狀也很重要。正方形和矩形提供了尖銳的邊緣,這使得計算機軟件可以精確地確定像素的邊緣,並提取這些像素的運動。使用黑白圖案是因為這兩種顏色的對比度最大,這有助於確保團隊在一段時間內跟蹤同一點,而且可以從多個攝像頭中跟蹤。

在濕裝彩排活動中,聖彼得和她的團隊仔細觀察了多個攝像機角度,以確保火箭不會承受超過 73 萬加侖的過冷液氫和液氧被裝載到火箭的推進劑罐中那樣大的壓力。

在火箭、航太器和移動發射器上做標記本身幾乎就是一門學問。一些攝影測量標記位於發射台周圍先前安裝的攝像機的已知視線上,標記還必須放在推進劑的極冷或發射的極熱不會影響它們的地方。

工程師仔細考慮放置標記,為團隊提供最大價值,同時考慮到標記在發射時所處的溫度環境。

工程師仔細考慮放置標記,為團隊提供最大價值,同時考慮到標記在發射時所處的溫度環境。

攝影測量在一些階段十分重要,比如低溫推進階段和獵戶座航太器與空核心級和運載火箭適配器分離時,分離過程將用一種不同的技術進行監測。

聖彼得說:「我們不再使用塗漆的標記,而是使用反光板標記。這些反射器將把反射過來的光引導到光源上——在這種情況下,機載相機有光源。反射器在弱光和不斷變化的光線條件下發揮得非常完美,就像我們在這次關鍵的分離事件中經歷的那樣。」

隨著 NASA 繼續發射 SLS 去執行越來越複雜的任務, SLS 上的標記將不斷演變。 Artemis II 和 Artemis III 也將使用 SLS 的第一個配置,被稱為Block 1,標記將保持類似於 Artemis I 火箭。從 Artemis IV 開始, SLS 的第二種配置,即 Block 1B ,將以更強大的上層部分為特色取代 ICPS(阿提米絲 1 號)。它會在 SLS 的第九次飛行中首次亮相,將採用新設計的先進固體火箭助推器。

一張圖片勝過千言萬語。對於建造、發射和飛行火箭的工程師來說,一張照片就相當於 1000 個數據點,這將使 NASA 進入下一個太空探索時代。這些數據將使第一個女性和第一個有色人種登陸月球,並將人類送往比以往任何時候都更遙遠的太陽系。


參考文獻:

[1]Markings on SLS Provide a Different View of the Artemis I Launch | NASA

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1 Comment

  1. 期待鴿王的發射

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